Nghiên cứu ứng dụng siêu âm để tăng hiệu quả trích ly chất chiết trong sản xuất rượu vang nho

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
---------------o0o---------------

LÊ NGỌC LIỄU

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SIÊU ÂM
ĐỂ TĂNG HIỆU QUẢ TRÍCH LY
CHẤT CHIẾT TRONG SẢN XUẤT
RƯU VANG NHO
Chuyên ngành: Công nghệ thực phẩm và đồ uống

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 08 NĂM 2009


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍNH MINH
Cán bộ hướng dẫn khoa học: .........................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:...............................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:...............................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC
SĨ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày............. tháng..................... năm ................


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA ………………………………….
----------------

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHIÃ VIỆT NAM
Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc
---oOo--Tp. HCM, ngày . . . . . tháng . . . . . năm . . . . . .

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ và tên học viên: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . … Phái: ……………………..
Ngày, tháng, năm sinh: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Nơi sinh: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Chuyên ngành: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
MSHV: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1- TÊN ĐỀ TÀI: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2- NHIỆM VỤ LUẬN VĂN: . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
..........................................................................
.....................................................................
3- NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4- NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5- HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ghi đầy đủ học hàm, học vị ): . . . . . . . . . . . . . . . . .
.......................................................................
Nội dung và đề cương Luận văn thạc sĩ đã được Hội Đồng Chuyên Ngành thông qua.
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Họ tên và chữ ký)

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN
QUẢN LÝ CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

KHOA QL CHUYÊN NGÀNH
(Họ tên và chữ ký)

LỜI CẢM ƠN
Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Lê Văn Việt Mẫn, người đã tận tình
chỉ dẫn, giúp đỡ, động viên em rất nhiều trong suốt thời gian thực hiện luận văn.
Em xin gửi lời cám ơn đến Ban giám hiệu Trường đại học Bách Khoa Thành phố
Hồ Chí Minh cùng tất cả các thầy cô trong trường, đặc biệt là các thầy cô bộ môn Công
nghệ thực phẩm đã tận tình giảng dạy, chỉ dẫn và dìu dắt em trong suốt thời gia qua.
Con xin cảm ơn ba mẹ và gia đình đã luôn là chỗ dựa vững chắc cho con, động
viên, khuyến khích và tạo mọi điều kiện cho con học tập tốt.
Xin gửi đến những người thân yêu nhất, các anh chị và các bạn – là những người
đã luôn sát cánh cùng tôi, giúp đỡ, động viên tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập và
thực hiện luận văn này – lời cám ơn chân thành nhất.


TÓM TẮT LUẬN VĂN
Gần đây, việc ứng dụng siêu âm vào quá trình trích ly được nhiều người quan tâm và
được dùng như là phương pháp thay thế cho các phương pháp truyền thống. Trong nghiên
cứu này, phương pháp đáp ứng bề mặt RSM (response surface methodology) được dùng
để tối ưu hóa hiệu quả quá trình xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm và bằng chế phẩm
enzym (Pectinex Ultra SP-L) kết hợp với siêu âm.
Kết quả cho thấy nhiệt độ 73,5oC và thời gian 13,2 phút là những điều kiện tối ưu cho
quá trình xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp siêu âm; hàm lượng chế phẩm enzym
Pectinex Ultra SP-L 0,053%v/v và thời gian 9,8 phút là những điều kiện tối ưu cho quá
trình xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym kết hợp với siêu âm. So với phương
pháp enzym truyền thống, phương pháp siêu âm làm tăng hiệu suất thu hồi chất chiết
3,4% và rút ngắn thời gian xử lý hơn 3 lần; phương pháp enzym kết hợp với siêu âm làm
tăng nhẹ hiệu suất thu hồi chất chiết, chỉ 2%, nhưng rút ngắn thời gian xử lý hơn 4 lần. Xử
lý enzym hỗn hợp nho chà sau khi đã được xử lý bằng siêu âm làm tăng hiệu suất thu hồi
chất chiết 7,3% so với phương pháp truyền thống chỉ xử lý bằng enzym và tổng thời gian
xử lý của phương pháp này vẫn ngắn hơn so với phương pháp truyền thống. Ngoài ra, ứng
dụng siêu âm vào quá trình xử lý hỗn hợp nho chà làm tăng chất lượng của dịch nho do

sóng siêu âm làm tăng hiệu quả trích ly đường khử, acid tổng, hợp chất phenol cũng như
làm cải thiện màu sắc của dịch nho.


i

MỤC LỤC
Chương 1: GIỚI THIỆU .............................................................1
Chương 2: TỔNG QUAN.............................................................3
2.1 NHO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHO ...................................................3
2.1.1 Phân loại nho......................................................................................................3
2.1.2 Thành phần hóa học ...........................................................................................3
2.1.3 Tình hình trồng nho trên thế giới và ở Việt Nam...............................................9
2.2 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ĐỂ THU NHẬN DỊCH NHO.............................................10
2.2.1 Qui trình xử lý...................................................................................................10
2.2.2 Cấu trúc của vỏ và thành tế bào vỏ nho...........................................................11
2.2.3 nh hưởng của việc xử lý enzym đến hiệu suất thu hồi dịch nho....................12
2.3 SIÊU ÂM VÀ ỨNG DỤNG CỦA SIÊU ÂM TRONG CÔNG NGHỆ THỰC
PHẨM .............................................................................................................................13
2.3.1 Khái niệm .........................................................................................................13
2.3.2 Bản chất sóng siêu âm trong môi trường..........................................................13
2.3.3 Phân loại ...........................................................................................................14
2.3.4 Cơ chế tác động của siêu âm đến các quá trình công nghệ .............................15
2.4 TRÍCH LY BẰNG SIÊU ÂM .................................................................................16
2.4.1 Cơ chế hỗ trợ trích ly của siêu âm....................................................................16
2.4.2 Hiệu quả trích ly một số hợp chất từ nguyên liệu thực vật bằng siêu âm ........18
2.4.3 nh hưởng của siêu âm đến chất lượng của sản phẩm trích ly........................23
2.4.4 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình trích ly bằng siêu âm..............................24
2.4.5 So sánh trích ly bằng siêu âm với các phương pháp trích ly hiện đại khác ......26
2.5 ẢNH HƯỞNG CỦA SIÊU ÂM ĐẾN CÁC QUÁ TRÌNH ENZYM.......................28

2.5.1 Một số lưu ý để làm tăng hiệu quả của siêu âm trong các quá trình xử lý
bằng enzym.................................................................................................................28
2.5.2 Đánh giá tác động tích cực của siêu âm đến quá trình xử lý bằng enzym.......36

Chương 3: NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ....... 38
3.1 NGUYÊN LIỆU......................................................................................................38
3.1.1 Nho ...................................................................................................................38
3.1.2 Pectinase...........................................................................................................38
3.2 THIẾT BỊ SIÊU ÂM ...............................................................................................38
3.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................38
3.3.1 Mục đích và nội dung nghiên cứu ....................................................................38
3.3.2 Qui trình xử lý nho............................................................................................39
3.3.3 Xử lý nho chà bằng chế phẩm enzym ..............................................................40
3.3.4 Xử lý nho chà bằng siêu âm .............................................................................41
3.3.5 Xử lý nho chà bằng chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm .............42
3.3.6 Xử lý nho chà bằng chế phẩm enzym sau khi đã xử lý bằng siêu âm .............43
3.3.7 So sánh các phương pháp xử lý ........................................................................43


ii

3.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ......................................................................44
3.4.1 Hiệu suất thu hồi chất chiết..............................................................................44
3.4.2 Tỉ lệ hàm lượng anthocyanin và flavonol của mẫu xử lý so với mẫu không
xử lý 44
3.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÂN TÍCH ......................................................................44
3.5.1 Hàm lượng đường khử ......................................................................................44
3.5.2 Hàm lượng nitơ amin tự do ...............................................................................45
3.5.3 Hàm lượng nitơ ammonium ..............................................................................45
3.5.4 Hàm lượng phenol tổng ....................................................................................46

3.5.5 Hàm lượng anthocyanin tổng và flavonol ........................................................46
3.5.6 Cường độ màu ..................................................................................................46
3.5.7 Hàm lượng acid tổng ........................................................................................46
3.5.8 Độ nhớt .............................................................................................................46

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN ......................................... 47
4.1 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM
ENZYM...........................................................................................................................47
4.1.1 nh hưởng của hàm lượng chế phẩm enzym sử dụng đến hiệu quả xử lý
hỗn hợp nho chà..........................................................................................................47
4.1.2 nh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế
phẩm enzym................................................................................................................56
4.2 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG SIÊU ÂM .......62
4.2.1 nh hưởng của nhiệt độù đến hiệu quả xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ..63
4.2.2 nh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm .70
4.2.3 Tối ưu hoá bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm quá trình xử lý hỗn
hợp nho chà bằng siêu âm ..........................................................................................75
4.3 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM
ENZYM KẾT HP ĐỒNG THỜI VỚI SIÊU ÂM .........................................................78
4.3.1 nh hưởng của hàm lượng chế phẩm enzym đến hiệu quả xử lý hỗn hợp
nho chà bằng chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm..................................79
4.3.2 nh hưởng của thời gian xử lý đến hiệu quả xử lý hỗn hợp nho chà bằng
chế phẩm enzym kết hợp đồng thời với siêu âm ........................................................84
4.3.3 Tối ưu hoá bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm quá trình xử lý hỗn
hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm ...90
4.4 KHẢO SÁT QUÁ TRÌNH XỬ LÝ HỖN HP NHO CHÀ BẰNG CHẾ PHẨM
ENZYM SAU KHI ĐÃ XỬ LÝ BẰNG SIÊU ÂM .........................................................93
4.4.1 nh hưởng của hàm lượng chế phẩm enzym đến hiệu quả xử lý hỗn hợp
nho chà bằng chế phẩm enzym sau khi xử lý siêu âm ...............................................94
4.4.2 nh hưởng của thời gian đến hiệu quả xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế

phẩm enzym sau khi xử lý bằng siêu âm ....................................................................99
4.5 SO SÁNH HIỆU QUẢ CỦA CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ HỖN HP NHO
CHÀ ..............................................................................................................................104


iii

4.5.1
4.5.2
4.5.3
4.5.4
4.5.5
4.5.6
4.5.7

Hiệu suất thu hồi chất chiết............................................................................104
Độ nhớt tương đối ...........................................................................................106
Hàm lượng đường khử ....................................................................................107
Hàm lượng acid tổng ......................................................................................108
Hàm lượng nitơ ...............................................................................................109
Hàm lượng hợp chất phenol ...........................................................................111
Cường độ màu ................................................................................................114

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ..................................... 117
5.1 KẾT LUẬN...........................................................................................................117
5.2 KIẾN NGHỊ ..........................................................................................................117

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................... 118
PHỤ LỤC............................................................................. 129
(Các phương pháp phân tích) ................................................... 129

1. Hàm lượng đường khử...............................................................................................129
1.1. Hóa chất .........................................................................................................129
1.2. Cách tiến hành................................................................................................129
2. Hàm lượng nitơ amin tự do........................................................................................130
2.1. Hoá chất .........................................................................................................130
2.2. Cách tiến hành................................................................................................130
2.3. Kết quả ...........................................................................................................130
3. Hàm lượng nitơ ammonium.......................................................................................131
3.1. Hoá chất .........................................................................................................131
3.2. Cách tiến hành................................................................................................131
4. Hàm lượng phenol tổng.............................................................................................132
4.1. Hóa chất .........................................................................................................132
4.2. Cách tiến hành................................................................................................132
5. Hàm lượng anthocyanin tổng và flavonol .................................................................132
5.1. Hóa chất .........................................................................................................132
5.2. Cách tiến hành................................................................................................133
5.3. Kết quả ...........................................................................................................133
6. Cường độ màu ...........................................................................................................133
7. Hàm lượng acid tổng .................................................................................................134
7.1. Cách tiến hành................................................................................................134
7.2. Kết quả ...........................................................................................................134
8. Độ nhớt ......................................................................................................................134


iv

Danh mục các bảng
Bảng 2.1: Thành phần hóa học của dịch nho (Vine cùng cộng sự, 1997)........................ 4
Bảng 2.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu vang đỏ
(Romero và Mufioz, 1993) ............................................................................................... 6

Bảng 2.3: Trích ly hợp chất có hoạt tính sinh học bằng siêu âm thực hiện tại trung tâm
nguyên cứu khoa học thực phẩm ở Autralia................................................................... 19
Bảng 2.4: So sánh kết quả tối ưu giữa UAE và trích ly bằng dung môi thông thường... 19
Bảng 2.5: Trích ly bằng dầu từ đậu nành và rong biển với dung môi hexan, hàm lượng
dầu tính theo % trọng lượng nguyên liệu ....................................................................... 27
Bảng 2.6: So sánh hàm lượng ba loại isoflavone trong dịch chiết khi trích ly bằng UAE
và ASE ........................................................................................................................... 28
Bảng 2.7: Giá trị của Vmax và Km ................................................................................... 32
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật của thiết bị siêu âm Elma®, model T 660/H ................... 38
Bảng 4.1: Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố & kết quả thực
nghiệm............................................................................................................................ 76
Bảng 4.2: nh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết ................ 76
Bảng 4.3: nh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết ................ 77
Bảng 4.4: Ma trận quy hoạch cấu trúc có tâm cấp hai, hai yếu tố & kết quả thực
nghiệm............................................................................................................................ 91
Bảng 4.5: nh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết ................ 91
Bảng 4.6: nh hưởng của các biến độc lập đến hiệu suất thu hồi chất chiết ................ 92


v

Danh mục các hình vẽ
Hình 2.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b, c) ............................................................................ 3
Hình 2.2: Một số hợp chất thuộc họ flavonoid trong nho.................................................. 8
Hình 2.3: Các lớp khác nhau của vỏ nho......................................................................... 12
Hình 2.4: Khoảng tần số của sóng siêu âm ..................................................................... 13
Hình 2.5: Hình chụp bằng kính hiển vi điện tử của thân cây Euonymus alatus: chưa xử
lý (a), sau khi ngâm trong ethanol (b), sau khi trích ly bằng siêu âm (c) và (d) ............. 17
Hình 2.6: Hình chụp bằng kính hiển vi điện tử quét của quả mâm xôi đỏ sau khi trích
ly: (a) bằng phương pháp thông thường, (b) bằng UAE .................................................. 18

Hình 2.7: Động học trích ly acid tartaric (a) và acid malic (b) từ hạt nho bằng phương
pháp ngâm và UAE ......................................................................................................... 20
Hình 2.8: Động học quá trình trích ly acid tartaric (a) và acid malic (b) từ trái nho bằng
phương pháp thông thường và phương pháp UAE........................................................... 21
Hình 2.9: Hoạt tính của invertase dưới tác dụng của sóng siêu âm. Irradiation time: thời
gian chiếu siêu âm, reactive activity: hoạt tính enzym................................................... 31
Hình 2.10: Mô hình Lineweaver của phản ứng thủy phân sucrose bằng invertase ........ 31
Hình 2.11: Tốc độ ban đầu của phản ứng thủy phân saccharose bằng invertase............ 33
Hình 2.12: Cơ chế thủy phân sucrose bằng invertase ..................................................... 33
Hình 2.13: Phân bố vận tốc của các lớp chất lỏng tập trung xung quanh hạt rắn (cơ
chất). Layer (surface layer): lớp chất lỏng, agitation velocity (velocity) : vận tốc khuấy
trộn .................................................................................................................................. 34
Hình 3.1: Nội dung nghiên cứu ....................................................................................... 39
Hình 3.2: Qui trình xử lý nho........................................................................................... 40
Hình 4.1: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hiệu suất thu
hồi chất chiết và độ nhớt tương đối của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
phương pháp enzym ........................................................................................................ 48
Hình 4.2: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng
đường khử và hàm lượng acid tổng của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
phương pháp enzym ........................................................................................................ 50
Hình 4.3: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến hàm
lượng nitơ amin và nitơ ammonium của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
phương pháp enzym ........................................................................................................ 51
Hình 4.4: nh hưởng của hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến hàm
lượng hợp chất phenol của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp
enzym .............................................................................................................................. 52
Hình 4.5: nh hưởng của hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến độ trích ly
anthocyanin và flavonol của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp
enzym .............................................................................................................................. 53
Hình 4.6: nh hưởng của hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến cường độ

màu của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym........................ 55


vi

Hình 4.7: nh hưởng của hàm lượng enzym Pectinex Ultra SP-L sử dụng đến độ sáng
L* và góc màu H* của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym . 56
Hình 4.8: nh hưởng của thời gian xử lý đến hiệu suất thu hồi chất chiết và độ nhớt
tương đối của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng bằng phương pháp enzym57
Hình 4.9: nh hưởng của thời gian xử lý đến hàm lượng đường khử và hàm lượng acid
tổng của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym........................ 58
Hình 4.10: nh hưởng của thời gian xử lý đến hàm lượng nitơ amin và nitơ ammonium
của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym................................ 58
Hình 4.11: nh hưởng của thời gian xử lý đến hàm lượng hợp chất phenol của dịch nho
khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym ..................................................... 60
Hình 4.12: nh hưởng của thời gian xử lý đến độ trích ly anthocyanin và flavonol của
dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym ...................................... 61
Hình 4.13: nh hưởng của thời gian xử lý đến cường độ màu của dịch nho khi xử lý hỗn
hợp nho chà bằng phương pháp enzym ........................................................................... 62
Hình 4.14: nh hưởng của thời gian xử lý đến độ sáng L* và góc màu H* của dịch nho
khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng phương pháp enzym ..................................................... 62
Hình 4.15: nh hưởng của nhiệt độ đến hiệu suất thu hồi chất chiết và độ nhớt tương
đối khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm .................................................................. 63
Hình 4.16: nh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng đường khử và hàm lượng acid tổng
của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ................................................... 65
Hình 4.17: nh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng nitơ amin và nitơ ammonium của
dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm .......................................................... 66
Hình 4.18: nh hưởng của nhiệt độ đến hàm lượng hợp chất phenol của dịch nho khi xử
lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ................................................................................... 67
Hình 4.19: nh hưởng của nhiệt độ đến độ trích ly anthocyanin và flavonol của dịch

nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm.................................................................. 68
Hình 4.20: nh hưởng của nhiệt độ đến cường độ màu của dịch nho khi xử lý hỗn hợp
nho chà bằng siêu âm ...................................................................................................... 69
Hình 4.21: nh hưởng của nhiệt độ đến độ sáng L* và góc màu H* của dịch nho khi xử
lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ................................................................................... 70
Hình 4.22: nh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi chất chiết và độ nhớt tương
đối của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ..................................... 71
Hình 4.23: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng đường khử và hàm lượng acid tổng
của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ................................................... 72
Hình 4.24: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng nitơ amin và nitơ ammonium của
dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm .......................................................... 72
Hình 4.25: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng hợp chất phenol của dịch nho khi
xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm .............................................................................. 73
Hình 4.26: nh hưởng của thời gian đến độ trích ly anthocyanin và flavonol của dịch
nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm.................................................................. 74


vii

Hình 4.27: nh hưởng của thời gian đến cường độ màu của dịch nho khi xử lý hỗn hợp
nho chà bằng siêu âm ...................................................................................................... 74
Hình 4.28: nh hưởng của thời gian đến độ sáng L* và góc màu H* của dịch nho khi xử
lý hỗn hợp nho chà bằng siêu âm ................................................................................... 75
Hình 4.29: nh hưởng của nhiệt độ và thời gian xử lý đến hiệu suất của quá trình xử lý
hỗn hợp nho chà bằng siêu âm. X1: nhiệt độ (oC), X2: thời gian (phút), Y1: hiệu suất ... 78
Hình 4.30: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hiệu suất thu
hồi chất chiết và độ nhớt tương đối của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng
thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn
hợp nho chà được xử lý siêu âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC............ 79
Hình 4.31: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng

đường khử và hàm lượng acid tổng của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời
bằng chế phẩm enzym Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu
hỗn hợp nho chà được xử lý siêu âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC..... 81
Hình 4.32: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng
nitơ amin và nitơ ammonium của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng
chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn hợp nho
chà được xử lý siêu âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC.......................... 82
Hình 4.33: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng
hợp chất phenol của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn hợp nho chà được
xử lý siêu âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC ......................................... 82
Hình 4.34: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến độ trích ly
anthocyanin và flavonol của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế
phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn hợp nho chà
được xử lý siêu âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC ................................ 83
Hình 4.35: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến cường độ màu
của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L
kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn hợp nho chà được xử lý siêu âm trong 8
phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC ............................................................................ 84
Hình 4.36: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L đến độ sáng L* và
góc màu H* của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex
Ultra SP-L kết hợp với siêu âm. Mẫu đối chứng: mẫu hỗn hợp nho chà được xử lý siêu
âm trong 8 phút ở nhiệt độ chiếu siêu âm là 50oC.......................................................... 84
Hình 4.37: nh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi chất chiết và độ nhớt tương
đối của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex
Ultra SP-L kết hợp với siêu âm....................................................................................... 85
Hình 4.38: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng đường khử và hàm lượng acid tổng
của của dịch nho thu khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex
Ultra SP-L kết hợp với siêu âm....................................................................................... 86

viii

Hình 4.39: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng nitơ amin và nitơ ammonium của
dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết
hợp với siêu âm ............................................................................................................... 87
Hình 4.40: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng hợp chất phenol của dịch nho khi
xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu
âm.................................................................................................................................... 88
Hình 4.41: nh hưởng của thời gian đến độ trích ly anthocyanin và flavonol của dịch
nho khi xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp
với siêu âm ...................................................................................................................... 89
Hình 4.42: nh hưởng của thời gian đến cường độ màu của dịch nho thu được khi xử lý
hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm .. 89
Hình 4.43: nh hưởng của thời gian đến độ sáng L* và góc màu H* của dịch nho khi xử
lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L kết hợp với siêu âm90
Hình 4.44: nh hưởng của hàm lượng chế phẩm enzym và thời gian xử lý đến hiệu suất
của quá trình xử lý hỗn hợp nho chà đồng thời bằng chế phẩm enzym kết hợp với siêu
âm. X1: hàm lượng chế phẩm enzym (%v/v), X2: thời gian (phút), Y2: hiệu suất (%).... 93
Hình 4.45: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến hiệu quả thu hồi chất
chiết và độ nhớt tương đối của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu
được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là
70oC ................................................................................................................................. 95
Hình 4.46: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng đường khử
và hàm lượng acid tổng của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm
Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu
được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là
70oC ................................................................................................................................. 95
Hình 4.47: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng nitơ amin và

nitơ ammonium của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra
SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý
hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC............ 96
Hình 4.48: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến hàm lượng hợp chất
phenol của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau
khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp
nho chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC.......................... 97
Hình 4.49: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến độ trích ly anthocyanin
và flavonol của mẫu dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra
SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý
hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC............ 98
Hình 4.50: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến cường độ màu của dịch
nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã


ix

xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà
bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC ....................................... 99
Hình 4.51: nh hưởng của hàm lượng Pectinex Ultra SP-L đến độ sáng L* và góc màu
H* của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi
đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho
chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC ................................ 99
Hình 4.52: nh hưởng của thời gian đến hiệu suất thu hồi chất chiết và độ nhớt tương
đối của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi
đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho
chà bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC .............................. 100
Hình 4.53: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng đường khử và hàm lượng acid tổng
của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã
xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà

bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC ..................................... 101
Hình 4.54: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng nitơ amin và nitơ ammonium của
dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử
lý bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà
bằng sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC ..................................... 101
Hình 4.55: nh hưởng của thời gian đến hàm lượng hợp chất phenol của dịch nho khi
xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng
siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu
âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC .............................................................. 102
Hình 4.56: nh hưởng của thời gian đến độ trích ly anthocyanin và flavonol của dịch
nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý
bằng sóng siêu âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
sóng siêu âm trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC .............................................. 102
Hình 4.57: nh hưởng của thời gian đến cường độ màu của dịch nho khi xử lý hỗn hợp
nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu âm. Mẫu
đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm trong thời
gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC..................................................................................... 103
Hình 4.58: nh hưởng của thời gian đến độ sáng L* và góc màu H* của dịch nho khi xử
lý hỗn hợp nho chà bằng chế phẩm Pectinex Ultra SP-L sau khi đã xử lý bằng sóng siêu
âm. Mẫu đối chứng: dịch nho thu được khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng sóng siêu âm
trong thời gian 10 phút ở nhiệt độ là 70oC .................................................................... 104
Hình 4.59: So sánh hiệu suất thu hồi chất chiết khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .................................. 105
Hình 4.60: So sánh độ nhớt tương đối của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym

x

Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .................................. 107
Hình 4.61: So sánh hàm lượng đường khử của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
các phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế
phẩm enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý
đồng thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm.......................... 108
Hình 4.62: So sánh hàm lượng acid tổng của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
các phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế
phẩm enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý
đồng thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm.......................... 109
Hình 4.63: So sánh hàm lượng nitơ amin của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng
các phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế
phẩm enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý
đồng thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm.......................... 110
Hình 4.64: So sánh hàm lượng nitơ ammonium của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà
bằng các phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế
phẩm enzym Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý
bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu
được xử lý đồng thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm........ 111
Hình 4.65: So sánh hàm lượng hợp chất phenolơi1 khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .................................. 112

Hình 4.66: So sánh độ trích ly anthocyanin khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các phương
pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym Pectinex
SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng thời
bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .......................................... 113
Hình 4.67: So sánh độ trích ly flavonol khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các phương
pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym Pectinex
SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng thời
bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .......................................... 114
Hình 4.68: So sánh cường độ màu của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phaåm


xi

enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .................................. 115
Hình 4.69: So sánh độ sáng L* của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu âm .................................. 115
Hình 4.70: So sánh góc màu H* của dịch nho khi xử lý hỗn hợp nho chà bằng các
phương pháp khác nhau. C: mẫu đối chứng; E: mẫu được xử lý bằng chế phẩm enzym
Pectinex SP-L; U: mẫu được xử lý bằng siêu âm; UE: mẫu được xử lý bằng chế phẩm
enzym Pectinex SP-L sau khi đã được xử lý bằng siêu âm; cUE: mẫu được xử lý đồng
thời bằng chế phẩm enzym Pectinex SP-L kết hợp với siêu aâm .................................. 116

xii

Danh mục một số thuật ngữ và chữ viết tắt
ASE

: Accelerated solvent extraction, trích ly bằng dung môi ở nhiệt độ
cao và áp suất cao.

BBTI

: Bowman-Birk trypsin inhibitor, chất ức chế trypsin BowmanBirk.

KTI

: Kunitz trypsin inhibitor, chất ức chế trypsin Kunitz.

MEA

: Microwave assisted extraction, trích ly hỗ trợ bằng vi sóng.

MW

: Microwave, vi sóng.

SFE

: Supercritical fluid extraction, trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn.

UAE

: Ultrasound assisted extraction, trích ly hỗ trợ bằng siêu âm.

US

: Ultrasound, siêu âm.

RP

: Radix Puerariae, tên một loạt dược thảo của Trung Quốc.

Km

: Giá trị hằng số Michaelis.

Vmax

: Vận tốc phản ứng cực đại.


1

Chương 1: GIỚI THIỆU
Rượu vang là một trong những sản phẩm lên men có lịch sử lâu đời nhất. Cho đến
nay, rượu vang đã phổ biến rộng rãi trên thế giới với nhiều chủng loại và thương hiệu
phong phú. Nó được ưa thích ở nhiều nơi trên thế giới bởi hương vị hết sức đặc trưng,
đem lại cảm giác sảng khoái và sức khỏe cho người sử dụng.
Trong công nghệ sản xuất rượu vang đỏ truyền thống, sau khi chà nho, hỗn hợp
gồm dịch ép, thịt quả, vỏ và hạt được lên men trong vài ngày. Quá trình này giúp cho
các hợp chất có trong vỏ nho, chủ yếu là hợp chất polyphenol, anthocyanin, acid hữu cơ

và hợp chất hương tiếp tục được trích ly vào trong pha lỏng, giúp tạo ra hương vị và
màu sắc đặc trưng cho vang. Cuối giai đoạn lên men đường, phần vỏ nho được ép để
tận thu phần chất lỏng còn sót lại trong bã (Eisenman, 1998).
Tuy nhiên, qui trình sản xuất rượu vang truyền thống sử dụng nấm men tự do này
có nhược điểm là thời gian lên men dài, năng suất thấp, tốn nhiều năng lượng, khả
năng tái sử dụng nấm men thấp và khó tự động hoá. Do đó, qui trình sản xuất rượu
vang liên tục bằng nấm men cố định dần dần được thay thế do có những tính năng ưu
việt: tăng khả năng sử dụng cơ chất, rút ngắn thời gian lên men, ổn định hoạt tính nấm
men, dễ thu hồi sản phẩm, tăng khả năng tái sử dụng nấm men và tự động hóa quy mô
sản xuất… Công nghệ sản xuất vang liên tục là công nghệ lên men vang không chứa bã,
do đó đòi hỏi dịch nho đưa vào lên men phải được trích kiệt những hợp chất cần thiết từ
vỏ nho (Kourkoutasa cùng cộng sự, 2004).
Trong qui trình xử lý dịch nho truyền thống, các nhà sản xuất rượu vang sử dụng
chế phẩm enzym (chủ yếu là pectinase) để tăng hiệu suất trích ly trong quá trình ép.
Tuy nhiên, quá trình này tốn chi phí mua enzym và thời gian xử lý bằng chế phẩm
enzym tương đối dài. Ngoài ra, những hợp chất polyphenol, anthocyanin, acid hữu cơ và
hợp chất hương không được trích ly hiệu quả trong giai đoạn xử lý enzym, mà chủ yếu
được trích ly trong quá trình lên men bã (Eisenman, 1998).
Hiện nay, để tăng hiệu quả thu hồi chất chiết, những phương pháp trích ly hiện đại
thường được sử dụng. Những phương pháp này bao gồm: trích ly bằng siêu âm UAE
(Ultrasound assisted extraction), trích ly bằng vi sóng MAE (Microwave assisted
extraction), trích ly bằng chất lỏng siêu tới hạn SFE (Supercritical fluid extraction),
trích ly ở áp suất và nhiệt độ cao ASE (Accelerated Solvent extraction). Ưu điểm khi
dùng các phương pháp hiện đại là tăng hiệu suất thu hồi chất chiết và giảm thời gian xử
lý. So với các phương pháp trích ly hiện đại khác, UAE có ưu điểm là thiết bị đơn giản,
rẻ tiền, dễ vận hành và dễ tự động hoá, có thể trích ly những hợp chất không bền nhiệt
hay những hợp chất dễ bay hơi (do hoạt động ở nhiệt độ thấp), có thể ứng dụng cho bất
kỳ dung môi nào (Lijun Wang và Weller, 2006). Ngoài ra, siêu âm còn có thể ảnh
hưởng tích cực đến quá trình xử lý nguyên liệu bằng chế phẩm enzym (Karaboğa cùng
cộng sự, 2007).

2

Những nghiên cứu đi trước cho thấy siêu âm có khả năng làm tăng hiệu quả trích ly
những hợp chất phenol từ trà đen, táo (Food Science Australia), cám gạo (Jing Wang
cùng cộng sự, 2007), bã nho (Evren Ozcan, 2006); anthocyanin từ quả mâm xôi đỏ
(Fang Chen cùng cộng sự, 2007); acid tartaric và acid malic từ bã nho (Palma và
Barroso, 2002); các hợp chất hương từ Sophora japonica (Paniwynk cùng cộng sự, 2001)
và Arthrospira platensis (Furuki cùng cộng sự, 2003) đồng thời không làm ảnh hưởng
đến hoạt tính sinh học của những hợp chất này.
Trên cơ sở đó, chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng siêu âm để tăng
hiệu quả trích ly chất chiết trong sản xuất rượu vang nho”. Chúng tôi tiến hành nghiên
cứu tối ưu hoá quá trình xử lý hỗn hợp nho chà (chứa dịch ép, thịt quả, vỏ và hạt) bằng
chế phẩm enzym pectinase, bằng siêu âm và bằng chế phẩm enzym pectinase kết hợp
với siêu âm, với hàm mục tiêu là hiệu suất thu hồi chất chiết, hàm lượng đường khử,
hàm lượng phenol tổng và hàm lượng acid tổng. Ngoài ra, chúng tôi cũng đánh giá hàm
lượng nitơ amin tự do, nitơ vô cơ, anthocyanin, flavonol, cường độ màu và độ nhớt của
dịch chiết thu được khi sử dụng các phương pháp xử lý khác nhau.


3

Chương 2: TỔNG QUAN
2.1 NHO VÀ THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NHO

2.1.1

Phân loại nho

Phân loại khoa học của nho ( />•

Giới (regnum)

: Plantae

•

Ngành (divisio) : Magnoliophyta

•

Lớp (class)

: Magnoliopsida

•

Bộ (ordo)

: Vitales

•

Họ (familia)

: Vitaceae

•

Giống (genus)

: Vitis

Dựa vào nguồn gốc giống nho, có thể chia thành 2 nhóm cơ bản là (Bùi Ái, 2003):
•

Nho xanh: trái nho khi chín vỏ không có màu hoặc màu vàng lục nhạt.

•

Nho đỏ: trái nho khi chín vỏ có màu đỏ – tím ở những mức độ khác nhau
(hình 2.1).

a)

b)

c)

Hình 2.1: Nho xanh (a) và nho đỏ (b, c)

2.1.2

Thành phần hóa học

Thành phần hóa học của nho thay đổi theo giống, độ chín, thời vụ thu hoạch, điều
kiện đất đai, khí hậu, kỹ thuật canh tác… Thành phần cơ bản của nho được nêu ra như
trong bảng 2.1.

4

Bảng 2.1: Thành phần hóa học của dịch nho (Vine cùng cộng sự, 1997)
Thành phần hóa học

Dịch nho (%)

Nước

79

Carbohydrate (tổng)

21

Fructose

11

Glucose

10

Pectin

0,06

Pentose

0,1

Acid hữu cơ

0,8

Tartaric

0,6-1,2

Malic

0,1-0,8

Acetic

0,01

Citric

0,02

Hợp chất nitơ

0,12

Amino

0,07

Ammonium

0,006

Protein

0,005

Cặn

0,015

Khoáng (tro)

0,4

Calci

0,015

Clo

0,01

Magiê

0,015

Phosphate

0,03

Kali

0,2

Natri

Vết

Sulphate

0,02

Chất lượng của nho được đánh giá thông qua hàm lượng đường, acid hữu cơ, hợp
chất hương như là methyl anthranilate và những ester dễ bay hơi khác cũng như hàm
lượng tannin và hợp chất màu (Justin, 1989).
Đường

Đường chủ yếu có trong thịt quả, trong đó glucose và fructose chiếm khoảng 99%
hàm lượng đường vào cuối quá trình chín thuần thục của nho. Thông số này thường


5

được dùng để đánh giá chất lượng nho và dự đoán thời gian thu hoạch, được xác định
bằng máy đo độ khúc xạ của dịch quả và biểu diễn như là hàm lượng chất khô hòa tan
(oBx). Hàm lượng đường khử cũng được dùng để đánh giá hàm lượng đường tổng trong
nho, dịch quả và vang (Susana Varandas cùng cộng sự, 2005).
Glucose trong vỏ nho, dịch nho và toàn cả quả có nồng độ cao hơn fructose và tỉ lệ

fructose/glucose trong vỏ nho có thể thay đổi từ 0,1 đến 1,0. Hàm lượng cả hai loại
đường này tăng liên tục trong quá trình phát triển từ trái xanh (tháng 7) đến thời điểm
chín (veraison) (tháng 8) và thu hoạch (tháng 9) trong dịch và cả trái. Trong vỏ nho,
hàm lượng đường khử tăng trong quá trình phát triển từ trái xanh đến thời điểm chín,
sau đó giảm nhẹ từ thời điểm chín đến thu hoạch (Susana Varandas cùng cộng sự,
2005).
Acid hữu cơ

Acid hữu cơ có ảnh hưởng quan trọng đến đặc tính hương vị của nho và các tiêu
chuẩn chất lượng khác như là độ bền màu và mùi vị. Hàm lượng acid không chỉ ảnh
hưởng đến hương vị của nho ăn tươi mà còn ảnh hưởng đến mức độ thích hợp của nho
dùng để làm vang. Acid hữu cơ được dùng để xác định độ chín của nho cũng như xác
định mức độ hư hỏng của sản phẩm trái cây. Trong trái cây, hàm lượng acid tổng
thường đạt đến giá trị cao nhất trong quá trình sinh trưởng và giảm trong quá trình chín.
Mặc dù có cùng kiểu gen, nho thu hoạch ở điều kiện khí hậu khác nhau sẽ có hàm
lượng acid hữu cơ khác nhau. Trong quá trình chín, điều kiện ấm liên tục dẫn tới hàm
lượng acid thấp hơn do sự phân hủy liên tục của acid malic. Quá trình đường phân, chu
trình Krebs, chu trình acid glyoxylic và con đường acid shikimic tạo ra nhiều loại acid
hữu cơ (Soyer cùng cộng sự, 2003).
Acid tartaric và malic là hai acid hữu cơ chủ yếu của nho, chiếm khoảng 90% hàm
lượng acid tổng trong nho. Acid acetic, cis-aconitic, ascorbic, cinnamic, citric, isocitric,
formic, fumaric, galacturonic, gallic, glutaric, glyceric, glycolic, glyoxylic, ohydroxybenzoic, p-hydroxybenzoic, a-ketoglutotaric, lactic, mandelic, mucic,
oxalacetic, oxalic, phosphoric, pyrolidone carboxylic, pyruvic, salicylic, shicimic và
succinic là những acid hữu cơ chiếm hàm lượng nhỏ trong nho (Soyer cùng cộng sự,
2003). Thành phần những acid hữu cơ chính trong nho và rượu vang đỏ được trình bày ở
bảng 2.2.
Acid tartaric chiếm từ 1/2 đến 2/3 hàm lượng acid tổng trong nho chín. Hàm lượng
acid tartaric trong nho vẫn giữ không đổi trong giai đoạn chín. Acid tartaric có thể kết
hợp với kali hoặc calci và tạo thành kali bitartrate và calci tartrate, chúng kết tủa trong
quá trình lên men vang hoặc lạnh đông dịch quả, làm giảm hàm lượng acid tataric. Acid

tartaric bền, ít bị tấn công bởi vi khuẩn vang, do đó acid tartaric thường được dùng để
hiệu chỉnh độ acid của dịch nho (Eisenman, 1998).


6

Acid malic là acid hữu cơ có nhiều trong nho (sau acid tartaric). Không giống như
acid tartaric, hàm lượng acid malic trong nho giảm trong quá trình chín, và nho sinh
trưởng ở khí hậu nóng chứa ít acid malic sau khi thu hoạch (Eisenman, 1998).
Bảng 2.2: Thành phần các một số acid hữu cơ chính trong dịch nho đỏ và rượu vang đỏ
(Romero và Mufioz, 1993)
Acid hữu cơ
Acid citric
Acid tartaric
Acid malic
Acid succinic
Acid lactic
Acid acetic

Dịch nho đỏ
0,25 – 0,35g/L
4,07 – 7,65g/L
1,99 – 2,91g/L
Rất ít
Rất ít
Rất ít

Rượu vang đỏ
0,17 – 0,40g/L
2,60 – 5,7g/L

0,06 – 3,13g/L
0,48 – 1,22g/L
0,07 – 4,89g/L
0,30 – 1,44g/L

Hợp chất phenol

Hợp chất phenol đóng vai trò quan trọng đối với chất lượng nho và rượu vang,
thường có trong vỏ và hạt. Hợp chất phenol của nho được quan tâm nhiều do đặc tính
oxi hóa và có ảnh hưởng tốt đến sức khỏe (Rodrı´guez Montealegre cùng cộng sự,
2006).
Những hợp chất này có thể được chia thành hai nhóm: non-flavonoid (acid
hydroxybenzoic và hydroxycinnamic) và hợp chất flavonoid (anthocyanin, flavan-3-ol
và flavonol) (Rodrı´guez Montealegre cùng cộng sự, 2006).
− Acid hydroxybenzoic: có bốn loại acid hydroxybenzoic trong nho và vang, bao
gồm acid p-hydroxybenzoic, vanillic, syringic và gallic. Ba hợp chất đầu tiên là
thành phần của lignin. Acid gallic có trong hạt nho, có khả năng oxi hóa khử thấp
và dễ bị oxi hóa trong vang hình thành quinone và hydrogen peroxide có tính oxi
hóa mạnh. Acid gallic trong hạt kết hợp với (-)-epicatechin hình thành
epicatechin-3-O-gallate và tham gia hình thành tannin ngưng tụ trong nho. Acid
hydroxybenzoic có thể có trong vang đỏ như là sản phẩm của quá trình phân hủy
anthocyanin (Parley, 1997).
− Acid hydroxycinnamic: acid hydroxycinnamic của nho bắt nguồn từ acid caffeic,
p-coumaric và ferulic và nhiều nhất là acid caftaric. Hàm lượng acid
hydroxycinnamic cao trong dịch bào quả nho bởi vì chúng là phenol có trong thịt
quả. Trong vỏ, chúng có hàm lượng thấp hơn và tỉ lệ acid caftaric so với những
acid hydroxycinnamic khác thì thấp hơn. Acid hydroxycinnamic có thể liên kết
được với glucose của anthocyanin trong nho đỏ (ngoại trừ Pinot noir) và phản
ứng này giữ vai trò quan trọng cho độ bền màu của anthocyanin thông qua quá
trình tạo đồng sắc tố nội phân tử. Acid caftaric cũng là hợp chất chính của quá

trình oxi hóa do enzym trong nước nho gây ra, dẫn tới phản ứng hóa nâu và oxi
hóa anthocyanin (Parley, 1997).


7

− Anthocyanin: anthocyanin có trong không bào vỏ của nho đỏ. Anthocyanin là
dẫn xuất của muối phenyl-2-benzopyrilium. Trong nho và vang của Vitis vinifera,
anthocyanin bao gồm malvidin, delphinidin, petunidin, peonidin và cyanidin, với
một -O-glucose ở vị trí thứ 3 (hình 2.2). Nho không thuộc Vitis vinifera cũng chứa
3,5-diglucoside của 5 anthocyanin này. Malvidin-3-monoglucoside là
anthocyanin chủ yếu của nho, chiếm hơn 90% anthocyanin trong vang Pinot noir
(Parley, 1997). Anthocyanin laø polyphenol tạo màu sắc cho nho và rượu vang
non. Anthocyanin làm cho nho có màu đỏ xanh, tím, tía và cam. Để trích ly
anthocyanin từ vỏ nho thường sử dụng phương pháp ngâm trong alcohol ở điểm
sôi (chẳng hạn ethanol) chứa một lượng nhỏ acid khoáng (chẳng hạn 1%HCl
hoặc H2SO4), do đó duy trì được pH thấp để giữ anthocyanin ở dạng flavylium
bền (Nu´nez-Delicado, 2007).
− Flavan-3-ol (catechin monomer và proanthocyanidin): flavan-3-ol là một lớp lớn
khác của polyphenol, tạo nên đặc tính gây sạm miệng (astringency) và độ đắng
của vang. Những hợp chất này được trích ly từ vỏ và hạt nho trong quá trình làm
vang và ủ chín. Cấu trúc của chúng có thể bị thay đổi do quá trình oxi hóa và
phản ứng ngưng tụ, từ đó ảnh hưởng sâu sắc đến đặc tính gây sạm miệng và màu
sắc của vang. Phản ứng của chúng với anthocyanin thông qua quá trình tạo đồng
sắc tố được cho là quan trọng để làm bền màu sắc của rượu vang cũng như tạo
thành những sắc tố mới cho quá trình ủ chín vang. Thành phần flavan-3-ol của
các giống nho khác nhau thay đổi trong quá trình phát triển ở các điều kiện khí
hậu khác nhau. Thông thường hàm lượng cao nhất là ở thời điểm bắt đầu chín,
sau đó giảm chậm cho tới thời điểm gần chín thuần thục và tiếp theo là tương đối
ổn định ở giai đoạn chín thuần thục. Hàm lượng monomer flavan-3-ol giảm

nhanh hơn là dimer và oligomer của chúng. Favan-3-ol có trong cả vỏ nho và hạt
nho và thành phần cũng khác nhau, tuy nhiên, vỏ nho chứa hàm lượng flavan-3ol thấp hơn hạt. Vỏ chứa cả catechin và gallocatechin và những dẫn xuất của
proanthocyanidin tương ứng (như là procyanidin và prodelphinidin), trái lại hạt
chỉ chứa catechin và procyanidin. Catechin phổ biến là flavanol, thành phần
quan trọng nhất trong cả vỏ và hạt, mặc dù cũng tìm thấy epicatechin. Một số
giống nho có hàm lượng cả hai monomer này tương tự nhau hoặc thậm chí chứa
epicatechin nhiều hơn. Procyanidin B1 là oligomer chính trong vỏ, trái lại tất cả
dimer procaynidin C4-C8 (nghóa là B1-B4) thường có trong hạt, thường có nhiều
nhất là procyanidin B2 (Susana González-Manzano cùng cộng sự, 2004;
Rodroguez Montealegre cùng cộng sự, 2006).
− Flavonol (quercetin, myricetin, kaempferol, isorhamnetin và những glycoside
của chúng): có hầu hết trong vỏ và cuống (lá) và được hình thành khi chúng tiếp
xúc với tia UV của ánh sáng mặt trời. Flavonol dễ được trích ly vào vang nhưng
tan rất ít trong nước và một số alcohol. Chúng tạo nên vị đắng, tham gia tạo đồng
sắc tố với anthocyanin để tạo nên sắc tố bền màu hơn, có khả năng oxi hóa khử


8

thấp và có thể có tham gia phản ứng polymer hóa phenol (Rodrı´guez
Montealegre cùng cộng sự, 2006; Parley, 1997).

Malvidin

Delphinidin

Peonidin

Cyanidin

Epicatechin

Quercetin

Petunidin

Proanthocyanidin

Myricetin

Kaempferol

Hình 2.2: Một số hợp chất thuộc họ flavonoid trong nho

Nitơ

Hàm lượng nitrogen của dịch nho thấp và ít được quan tâm về mặt dinh dưỡng ở
người. Tuy nhiên, chúng có liên quan đến chất lượng cảm quan của dịch nho và vang.
Những hư hỏng cảm quan do những phản ứng phụ trong quá trình sản xuất có liên quan